Передавая телу энергию, можно перевести его из твёрдого состояния в жидкое (например, расплавить лёд), а из жидкого - в газообразное (превратить воду в пар).
Если газ отдаёт энергию, то может превратиться в жидкость, а жидкость, отдавая энергию, может превратиться в твёрдое тело.
Переход вещества из твёрдого состояния в жидкое называют плавлением.
Чтобы расплавить тело, нужно сначала нагреть его до определённой температуры.
Температуру, при которой вещество плавится, называют температурой плавления вещества.
Одни кристаллические тела плавятся при низкой температуре, другие - при высокой. Лёд, например, можно расплавить, внеся его в комнату. Кусок олова или свинца - в стальной ложке, нагревая её на спиртовке. Железо плавят в специальных печах, где достигается высокая температура.
Из таблицы 3 видно, в каких широких пределах лежат температуры плавления различных веществ.
Таблица 3.
Температура плавления некоторых веществ (при нормальном атмосферном давлении)
Например, температура плавления металла цезия 29 °С, т. е. его можно расплавить в тёплой воде.
Переход вещества из жидкого состояния в твёрдое называют отвердеванием или кристаллизацией.
Чтобы началась кристаллизация расплавленного тела, оно должно остыть до определённой температуры.
Температура, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется), называют температурой отвердевания или кристаллизации.
Опыт показывает, что вещества отвердевают при той же температуре, при которой плавятся. Например, вода кристаллизуется (а лед плавится) при 0 °С, чистое железо плавится и кристаллизуется при температуре 1539°С.
Вопросы
- Какой процесс называют плавлением?
- Какой процесс называют отвердеванием?
- Как называют температуру, при которой вещество плавится и отвердевает?
Упражнение 11
- Будет ли плавиться свинец, если его бросить в расплавленное олово? Ответ обоснуйте.
- Можно ли в алюминиевом сосуде расплавить цинк? Ответ обоснуйте.
- Почему для измерения температуры наружного воздуха в холодных районах применяют термометры со спиртом, а не с ртутью?
Задание
- Какой из металлов, приведённых в таблице 3, самый легкоплавкий; самый тугоплавкий?
- Сравните температуры плавления твёрдой ртути и твёрдого спирта. У какого из этих веществ температура плавления выше?
Цели и задачи урока: совершенствование навыков умения графического решения задач, повторение основных физических понятий по данной теме; развитие устной и письменной речи, логического мышления; активизации познавательной деятельности через содержание и степень сложности задач; формирование интереса к теме.
План урока.
Ход урока
Необходимые оборудование и материалы: компьютер, проектор, экран, доска, программа Ms Power Point, у каждого ученика: термометр лабораторный, пробирка с парафином, пробиркодержатель, стакан с холодной и горячей водой, калориметр.
Управление:
Запуск презентации "клавиша F5", остановка - "клавиша Esc".
Смены всех слайдов организованы по щелчку левой кнопкой мыши (или по клавише "стрелка вправо").
Возврат к предыдущему слайду "стрелка влево".
I. Повторение изученного материала.
1. Какие агрегатные состояния вещества вы знаете? (Слайд 1)
2. Чем определяется то или иное агрегатное состояние вещества? (Слайд 2)
3. Приведите примеры нахождения вещества в различных агрегатных состояниях в природе. (Слайд 3)
4. Какое практическое значение имеют явления перехода вещества из одного агрегатного состояния в другое? (Слайд 4)
5. Какой процесс соответствует переходу вещества из жидкого состояния в твёрдое? (Слайд 5)
6. Какой процесс соответствует переходу вещества из твердого состояния в жидкость? (Слайд 6)
7. Что такое сублимация? Приведите примеры. (Слайд 7)
8. Как изменяется скорость молекул вещества при переходе из жидкого состояния в твердое?
II. Изучение нового материала
На уроке мы изучим процесс плавления и кристаллизации кристаллического вещества - парафина, построим график данных процессов.
В ходе выполнения физического эксперимента выясним, как изменяется температура парафина при нагревании и охлаждении.
Выполнять эксперимент вы будете по описаниям к работе.
Перед выполнением работы напомню вам правила по технике безопасности:
При выполнении лабораторной работы будьте внимательны и осторожны.
Техника безопасности.
1. В калориметрах находится вода 60?С, будьте аккуратны.
2. При работе со стеклянными приборами соблюдайте осторожность.
3. Если случайно разбили прибор, то сообщите учителю, не убирайте осколки самостоятельно.
III. Фронтальный физический эксперимент.
На столах учащихся находятся листы с описанием работы (Приложение 2), по которым они выполняют эксперимент, строят график процесса и делают выводы. (Слайды 5).
IV. Закрепление изученного материала.
Подведение итогов фронтального эксперимента.
Выводы:
При нагревании парафина в твёрдом состоянии до температуры 50?С, температура увеличивается.
В процессе плавления температура остаётся постоянной.
Когда весь парафин расплавился, то при дальнейшем нагревании температура увеличивается.
При охлаждении жидкого парафина температура уменьшается.
В процессе кристаллизации температура остаётся постоянной.
Когда весь парафин отвердеет, при дальнейшем охлаждении температура уменьшается.
Структурная схема: "Плавление и отвердевание кристаллических тел"
(Слайд 12) Работа по схеме.
| Явления | Научные факты | Гипотеза | Идеальный объект | Величины | Законы | Применение |
| При плавлении кристаллического тела
температура не изменяется. При отвердевании кристаллического тела температура не изменяется |
При плавлении кристаллического тела
кинетическая энергия атомов увеличивается,
кристаллическая решётка разрушается. При отвердевании кинетическая энергия уменьшается происходит построение кристаллической решётки. |
Твёрдое тело - тело, атомы которого являются материальными точками, расположенные упорядоченно (кристаллическая решётка), взаимодействуют между собой силами взаимного притяжения и отталкивания. | Q- количество теплоты
Удельная теплота плавления |
Q = m - поглощается Q = m - выделяется |
1. Для расчёта количества теплоты 2. Для применения в технике, металлургии. 3. тепловые процессы в природе (таяние ледников, замерзание рек зимой, и т. д. 4. Напишите свои примеры. |
Температура, при которой происходит переход твердого вещества в жидкое состояние, называется температурой плавления.
Процесс кристаллизации будет идти также при постоянной температуре. Она называется температурой кристаллизации. При этом температура плавления равна температуре кристаллизации.
Таким образом, плавление и кристаллизация - два симметричных процесса. В первом случае вещество поглощает энергию извне, а во втором - отдает в окружающую среду.
Различные температуры плавления определяют области применения различных твердых тел в быту, технике. Из тугоплавких металлов изготавливают жаропрочные конструкции в самолетах и ракетах, атомных реакторах и электротехнике.
Закрепление знаний и подготовка к самостоятельной работе.
1. На рисунке изображен график нагревания и плавления кристаллического тела. (Слайд)
2. К каждой из ниже перечисленных ситуаций подберите график, который наиболее верно отражает происходящие с веществом процессы:
а) медь нагревают и плавят;
б) цинк нагревают до 400°С;
в) плавящийся стеарин нагревают до 100°С;
г) железо, взятое при 1539°С, нагревают до 1600°С;
д) олово нагревают от 100 до 232°С;
е) алюминий нагревают от 500 до 700°С.
Ответы: 1-б; 2-а; 3-в; 4-в; 5-б; 6-г;
На графике отражены наблюдения за изменением температуры двух
кристаллических веществ. Ответьте на вопросы:
а) В какие моменты времени началось наблюдение за каждым веществом? Сколько времени оно длилось?
б) Какое вещество начало плавиться раньше? Какое вещество расплавилось раньше?
в) Укажи температуру плавления каждого вещества. Назови вещества, графики нагревания, и плавления которых изображены.
4. Можно ли в алюминиевой ложке расплавить железо?
5.. Можно ли пользоваться ртутным термометром на полюсе холода, где была зафиксирована самая низкая температура - 88 градусов Цельсия?
6. Температура сгорания пороховых газов порядка 3500 градусов Цельсия. Почему ствол ружья не плавится при выстреле?
Ответы: Нельзя, так как температура плавления железа гораздо выше, чем температура плавления алюминия.
5.Нельзя, так как ртуть при такой температуре замерзнет, и термометр выйдет из строя.
6.Для нагревания и плавления вещества требуется время, и кратковременность сгорания пороха не позволяет стволу ружья нагреться до температуры плавления.
4. Самостоятельная работа. (Приложение 3).
Вариант 1
На рисунке 1,а изображен график нагревания и плавления кристаллического тела.
I. Какая температура тела была при первом наблюдении?
1. 300 °С; 2. 600 °С; 3. 100 °С; 4. 50 °С; 5. 550 °С.
II. Какой процесс на графике характеризует отрезок АБ?
III. Какой процесс на графике характеризует отрезок БВ?
1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.
IV. При какой температуре начался процесс плавления?
1. 50 °С; 2. 100 °С; 3. 600 °С; 4. 1200 °С; 5. 1000 °С.
V. Какое время тело плавилось?
1. 8 мин; 2. 4 мин; 3. 12 мин; 4. 16 мин; 5. 7 мин.
VI. Изменялась ли температура тела во время плавления?
VII. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?
1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.
VIII. Какую температуру имело тело в последнее наблюдение?
1. 50 °С; 2. 500 °С; 3. 550 °С; 4. 40 °С; 5. 1100 °С.
Вариант 2
На рисунке 101,6 изображен график охлаждения и отвердевания кристаллического тела.
I. Какую температуру имело тело при первом наблюдении?
1. 400 °С; 2. 110°С; 3. 100 °С; 4. 50 °С; 5. 440 °С.
II. Какой процесс на графике характеризует отрезок АБ?
1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.
III. Какой процесс на графике характеризует отрезок БВ?
1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.
IV. При какой температуре начался процесс отвердевания?
1. 80 °С; 2. 350 °С; 3. 320 °С; 4. 450 °С; 5. 1000 °С.
V. Какое время отвердевало тело?
1. 8 мин; 2. 4 мин; 3. 12 мин;-4. 16 мин; 5. 7 мин.
VI. Изменялась ли температура тела во время отвердевания?
1. Увеличивалась. 2. Уменьшалась. 3. Не изменялась.
VII. Какой процесс на графике характеризует отрезок ВГ?
1. Нагревание. 2. Охлаждение. 3. Плавление. 4. Отвердевание.
VIII. Какую температуру имело тело в момент последнего наблюдения?
1. 10 °С; 2. 500 °С; 3. 350 °С; 4. 40 °С; 5. 1100 °С.
Подведение итогов самостоятельной работы.
1 вариант
I-4, II-1, III-3, IV-5, V-2, VI-3,VII-1, VIII-5.
2 вариант
I-2, II-2, III-4, IV-1, V-2, VI-3,VII-2, VIII-4.
Дополнительный материал: Просмотр видеоролика: "плавление льда при t<0C?"
Сообщения учащихся о применении плавления и кристаллизации в промышленности.
Домашнее задание.
14 учебника; вопросы и задания к параграфу.
Задачи и упражнения.
Сборник задач В. И. Лукашика, Е. В. Ивановой, № 1055-1057
Список литературы:
- Пёрышкин А.В. Физика 8 класс. - М.: Дрофа.2009.
- Кабардин О. Ф. Кабардина С. И. Орлов В. А. Задания для итогового контроля знаний учащихся по физике 7-11. - М.: Просвещение 1995.
- Лукашик В. И. Иванова Е. В. Сборник задач по физике. 7-9. - М.: Просвещение 2005.
- Буров В. А. Кабанов С. Ф. Свиридов В. И. Фронтальные экспериментальные задания по физике.
- Постников А. В. Проверка знаний учащихся по физике 6-7. - М.: Просвещение 1986.
- Кабардин О. Ф., Шефер Н. И. Определение температуры отвердевания и удельной теплоты кристаллизации парафина. Физика в школе №5 1993.
- Видеокассета "Школьный физический эксперимент"
- Картинки с сайтов.
Много внимания было уделено взаимным превращениям жидкостей и газов. Теперь рассмотрим превращение твердых тел в жидкости и жидкостей в твердые тела.
Плавление кристаллических тел
Плавлением называется превращение вещества из твердого состояния в жидкое.
Между плавлением кристаллических и аморфных тел есть существенное различие. Чтобы кристаллическое тело начало плавиться, его необходимо нагреть до вполне определенной для каждого вещества температуры, называемой температурой плавления.
Например, при нормальном атмосферном давлении температура плавления льда равна О °С, нафталина - 80 °С, меди - 1083 °С, вольфрама - 3380 °С.
Чтобы тело расплавилось, недостаточно его нагреть до температуры плавления; необходимо продолжать подводить к нему теплоту, т. е. увеличивать его внутреннюю энергию. Во время плавления температура кристаллического тела не меняется.
Если тело продолжать нагревать и после того, как оно расплавилось, температура его расплава будет расти. Сказанное можно проиллюстрировать графиком зависимости температуры тела от времени его нагревания (рис. 8.27). Участок АВ соответствует нагреванию твердого тела, горизонтальный участок ВС - процессу плавления и участок CD - нагреванию расплава. Кривизна и наклон участков графика АВ и CD зависят от условий процесса (массы нагреваемого тела, мощности нагревателя и т. п.).
Переход кристаллического тела из твердого состояния в жидкое происходит резко, скачком - либо жидкость, либо твердое тело.
Плавление аморфных тел
Совсем не так ведут себя аморфные тела. При нагревании они постепенно, по мере повышения температуры, размягчаются и в конце концов становятся жидкими, оставаясь в течение всего времени нагревания однородными. Никакой определенной температуры перехода из твердого состояния в жидкое нет. На рисунке 8.28 изображен график зависимости температуры от времени при переходе аморфного тела из твердого состояния в жидкое.
Отвердевание кристаллических и аморфных тел
Переход вещества из жидкого состояния в твердое называется отвердеванием или кристаллизацией (для кристаллических тел).
Между отвердеванием кристаллических и аморфных тел тоже имеется существенное различие. При охлаждении расплавленного кристаллического тела (расплава) оно продолжает оставаться в жидком состоянии, пока температура его не снизится до определенного значения. При этой температуре, называемой температурой кристаллизации, тело начинает кристаллизоваться. Температура кристаллического тела во время отвердевания не изменяется. Многочисленные наблюдения показали, что кристаллические тела плавятся и отвердевают при одной и топ же определенной для каждого вещества температуре. При дальнейшем охлаждении тела, когда весь расплав отвердеет, температура тела снова будет уменьшаться. Сказанное иллюстрируется графиком зависимости температуры тела от времени его охлаждения (рис. 8.29). Участок А 1 В 1 соответствует охлаждению жидкости, горизонтальный участок В 1 С 1 - процессу кристаллизации и участок C 1 D 1 - охлаждению твердого тела, получившегося в результате кристаллизации.
Вещества из жидкого состояния в твердое при кристаллизации переходят тоже резко без промежуточных состояний.
Затвердевание аморфного тела, например смолы, происходит постепенно и одинаково во всех своих частях; смола при этом остается однородной, т. е. затвердевание аморфных тел - это только постепенное загустевание их. Определенной температуры отвердевания нет. На рисунке 8.30 изображен график зависимости температуры застывающей смолы от времени.
Таким образом, аморфные вещества не имеют определенной температуры, плавления и отвердевания.
Агрегатные состояния вещества. Плавление и отвердевание кристаллических тел. График плавления и отвердевания
Цель: агрегатные состояния вещества, расположение, характер движения и взаимодействия молекул в разных агрегатных состояниях, кристаллические тела, плавление и отвердевание кристаллических тел, температура плавления, график плавления и отвердевания кристаллических тел (на примере льда)
Демонстрации. 1.Модель кристаллической решетки.
2.Плавление и отвердевание кристаллических тел (на примере льда).
3.Образование кристаллов.
ЭтапВремя, мин
Приемы и методы
1.Постановка задач урока. Вводная беседа.
2. Изучение нового материала.
3.Закрепление
материала
4.Физкультминутка
4.Проверка усвоения темы
4.Подведение итогов
Сообщение учителя
Фронтальная беседа, демонстрационный эксперимент, групповая работа, индивидуальное задание
Групповое решение качественных и графических задач, фронтальный опрос.
Тестирование
Выставление оценок, записи на доске и в дневниках
1.Организация класса
2.Изучение темы
I . Контрольные вопросы:
Что называют агрегатным состоянием вещества?
Для чего надо изучать переход вещества из одного агрегатного состояния в другое?
Что называется плавлением?
II . Объяснение нового материала:
Постигая законы природы и используя, их в своей практической деятельности человек становится все более могущественным. Канули в вечность времена мистического страха перед природой. Современный человек все в большей мере приобретает власть над силами природы, все шире использует эти силы, богатства природы для ускорения научно - технического прогресса.
Сегодня мы с вами будем постигать новые законы природы, новые понятия, которые позволят нам лучше узнать окружающий нас мир, а значит и правильно их использовать на благо человека.
I .Агрегатные состояния вещества
Фронтальная беседа по вопросам:
Что называется веществом?
Что вы знаете о веществе?
Демонстрация : модели кристаллических решеток
Какие состояния вещества вам известны?
Охарактеризуйте каждое состояние вещества.
Объясните свойства вещества в твердом,жидком, газообразном состояниях.
Вывод: вещество может находиться в трех состояниях -жидком, твердом и газообразном, их называют агрегатными состояниями вещества.
II .Для чего нужно изучать агрегатные состояния вещества
Удивительное вещество вода
Вода обладает многими удивительными свойствами, резко отличающими ее от всех других жидкостей. И если бы вода вела себя как положено, то Земля стала бы просто неузнаваемой
Все тела при нагревании расширяются, при охлаждении сжимаются. Все, кроме, воды. При температуре от 0 до + 4 0 С вода при охлаждении расширяется, при нагревании сжимается. При + 4 0 с вода имеет наибольшую плотность, равную 1000 кг\м 3 .При более низкой и более высокой температуре плотность воды несколько меньше. Благодаря этому осенью и зимой в глубоких водоемах конвекция происходит своеобразно. Вода, охлаждаясь сверху, опускается вниз, на дно только до тех пор, пока ее температура не снизится до + 4 0 С. Тогда в стоячем водоеме устанавливается распределение температуры. Чтобы нагреть 1 г воды на 1 0 с ей необходимо отдать в 5, 10, 30 раз большее количество теплоты, чем 1 г любого другого вещества.
Аномалия воды - отклонение от нормальных свойств тел – до конца не выяснены, но главная причина их известна: строение молекулы воды. Атомы водорода присоединяются к атому кислорода не симметрично с боков, а тяготеют к одной стороне. Ученые считают, что если бы не эта несимметричность, то свойства воды резко изменились бы. Например, вода отвердевала бы при -90 0 С и кипела бы при – 70 0 С.
III .Плавление и отвердевание
Под голубыми небесами
Великолепными коврами
Блестя на солнце снег лежит
Прозрачный лес один чернеет
И ель сквозь иней зеленеет
И речка подо льдом блестит
А.С.Пушкин
Неотвратимо снег идет
Как маятника мерный ход
Снег падает, кружится, вьется
Ложится мерно на дома
Украдкой проникает в закрома
Летит в машины в ямы и в колодцы
Э.Верхарга
А я все гладил снег рукой
А он все звездами отсвечивал
На свете нет тоски такой
Которой снег бы не излечивал
Он весь как музыка. Он весть
Его безудержность бескрайня
Ах, этот снег.… Не зря в нем есть
Всегда какая – нибудь тайна…
С.Г.Островой
О каком веществе идет речь в этих четверостишиях?
В каком состоянии находится вещество?
V .Самостоятельная работа учащихся в парах
2.Изучить таблицу «Температура плавления некоторых веществ»
3.Рассмотреть график на рис 16
4. Взаимоопрос в парах (каждой паре раздаются вопросы на карточках ):
Что называется плавлением?
Что называется температурой плавления?
Что называется отвердеванием или кристаллизацией?
Какое из веществ указанных в таблице имеет наиболее высокую температуру плавления? Какова температура его отвердевания?
Какие из веществ, указанных в таблице отвердевают при температуре ниже 0 0 С?
При какой температуре отвердевает спирт?
Что происходит с водой в отрезке АВ, ВС, CD , DE , TF , FK .
Как по графику можно судить об изменении температуры вещества при нагревании и охлаждении?
Какие участки графика соответствуют плавлению и отвердеванию льда?
Почему эти участки параллельны оси времени?
VII . Демонстрация: Плавление и отвердевание кристаллических тел (на примере льда).
Наблюдение явления
VIII .Фронтальная беседа по предлагаемым вопросам.
Выводы:
Плавлением называется переход вещества из твердого состояния в жидкое;
Отвердеванием или кристаллизацией называется переход вещества из жидкого в твердое.
Температурой плавления называется температура при которой вещество плавится.
Вещество отвердевает при той же температуре, что и плавится.
Во время процессов плавления и отвердевания температура не меняется.
Физкультминутка
Упражнения для снятия утомления с плечевого пояса, рук и туловища.
VII .Закрепление.
1.Решение качественных задач
Почему для измерения температуры наружного воздуха в холодных районах применяют термометры со спиртом, а не с ртутью?
Какие металлы можно расплавить в медном котелке?
Что произойдет с оловом, если его бросить в расплавленный свинец?
Что произойдет с куском свинца, если его бросить в жидкое олово при температуре плавления?
Что произойдет с ртутью, если ее вылить в жидкий азот?
2.Решение графических задач
Опишите процессы, происходящие с веществом, по нижеприведенному графику. Какое это вещество?
Опишите по нижеприведенному графику процессы, происходящие с алюминием. На каком участке происходит уменьшение внутренней энергии твердого тела?
600
400
200
200
400
На рисунки изображены графики зависимости температуры от времени двух тел одинаковой массы. У какого из тел выше температура плавления? У какого тела больше удельная теплота плавления? Одинаковы ли удельные теплоемкости тел?
Стр.152 «Занимательная физика» Книга 2, Перельман
IX .Проверка усвоения темы- тест
1.Агрегатные состояния вещества отличаются
А. Молекулами, входящими в состав вещества
Б. Расположением молекул вещества
В.Расположением молекул, характером движения и взаимодействием молекул
2.Плавление вещества- это
А. Переход вещества из жидкого состояния в твердое
Б. Переход вещества из газообразного в жидкое
В.Переход вещества из твердого состояния в жидкое
3.Температурой плавления называется
А.Температура, при которой вещество плавится
Б. Температура вещества
В.Температура выше 100 0 С
4. Во время процесса плавления температура
А.Остается постоянной
Б. Увеличивается
В. Уменьшается
5.В алюминиевой ложке можно расплавить
А. Серебро
Б.Цинк
В.Медь
На дом. §12-14, упр.7(3-5), повторить план ответа о физическом явлении.
Любой элемент может пребывать в нескольких разных состояниях при соблюдении некоторых внешних условий . Плавление и отвердевание кристаллических тел – основные изменения в структуре материалов. Хорошим примером является вода, которая может пребывать в жидком, газообразном и твердом состояниях. Эти разные формы называют агрегатными (от греч. «связываю») состояниями. Агрегатное состояние – это формы одного элемента, отличающиеся по характеру расположения частиц (атомов), которые не меняют своего строения.
Вконтакте
Как происходят изменения
Существует несколько процессов, характеризующие изменение форм разных веществ:
- отвердевание;
- кипение;
- (из твердой формы сразу в газообразную);
- испарение;
- плавка;
- конденсация;
- десублимация (обратный переход из сублимации).
Каждое превращение характеризуется определенными условиями, которые должны быть соблюдены для удачного перехода.
Формулы
Какой процесс называют тепловым? Любой, при котором происходит смена агрегатных состояний материалов, поскольку в них большую роль играет температура. Любое тепловое изменение имеет ей обратное: из жидкого в твердое и наоборот, из твердого в пар и наоборот.
Важно! Почти все тепловые процессы обратимы.
Существуют формулы, по которым можно определить, какова будет удельная теплота, то есть тепло, требующееся для изменения 1 кг твердого вещества.
Например, формула отвердевания и плавки: Q=λm, где λ — это удельная теплота.
А вот формула для отображения процесса охлаждения и нагревания — Q=cmt, где с – удельная теплоемкость — объем тепла для нагревания 1 кг материала на один градус, m -это масса, а t – разница температур.
Формула для конденсации и парообразования: Q=Lm, где удельная теплота -L, а m – масса.
Описание процессов
Плавлением называют один из способов деформации структуры, перевода из твёрдого состояния в жидкое . Протекает практически одинаково во всех случаях, но двумя разными способами:
- элемент нагревают внешне;
- нагрев происходит изнутри.
Эти два способа отличаются инструментами: в первом случае вещества нагревают в специальной печи, а во втором – пропускают ток сквозь предмет или индукционно нагревают его, помещая в электромагнитное поле с высокими частотами.
Важно ! Разрушение кристаллической структуры материала и возникновение изменений в ней приводит к жидкому состоянию элемента.
С помощью разных инструментов можно добиться одного и того же процесса:
- повышается температура;
- кристаллическая решетка изменяется;
- частицы отдаляются друг от друга;
- появляются прочие нарушения кристаллической решетки;
- межатомные связи разрываются;
- образовывается квазижидкий слой.
Как уже стало понятно, температура – основной фактор, из-за которого состояние элемента изменяется . По температура плавления делят на:
- легкие — не более 600°С;
- средние — 600-1600°С;
- тугие –свыше 1600°С.
Инструмент для этой работы выбирают по принадлежности к той или иной группе: чем больше необходимо нагреть материал, тем мощнее должен быть механизм.
Однако, стоит быть внимательным и сверять данные с системой координат, например, критичная температура твердой ртути – это -39°С, а твёрдого спирта — -114°С, но большая из них будет -39°С, поскольку по системе координат это число ближе к нулю.
Не менее важным показателем является и температура кипения, при которой жидкость закипает . Данная величина равна теплоте паров, образующихся над поверхностью. Этот показатель прямо пропорционален давлению: при повышении давления - повышается температура плавления и наоборот.
Вспомогательные материалы
У каждого материала свои температурные показатели, при которых его форма изменяется, причем для каждого из них можно составить свой график плавления и отвердевания. В зависимости от кристаллической решетки, показатели будут изменяться. Например, график плавления льда показывает, что для него нужна крайне мало тепла, что показано ниже:
На графике изображено соотношение количества тепла (вертикально) и времени (горизонтально), необходимое для плавки льда.
Таблица показывает, какое количество необходимо для плавления самых распространенных металлов.
График плавления и прочие вспомогательные материалы крайне необходимы во время опытов, чтобы проследить изменения положение частиц и заметить начало изменения формы элементов.
Отвердевание тел
Отвердевание - это изменение жидкой формы элемента в твёрдую. Необходимым условием является понижение температуры ниже точки замерзания. Во время данной процедуры может образовываться кристаллическая структура молекул, и тогда изменение состояния называют кристаллизацией. При этом элемент в жидкой форме должен остыть до температуры отвердевания или кристаллизации.
Плавление и отвердевание кристаллических тел осуществляется при одинаковых условиях внешней среды: кристаллизуется при 0 °С, и при этом же показателе тает лед.
А в случае с металлами: железу необходимо 1539°С для плавления и кристаллизации.
Опыт доказывает, что для отвердевания вещество должно выделить равное количество тепла, как и при обратном превращении.
Молекулы при этом притягиваются друг к другу, образовывая кристаллическую решетку, не в силах сопротивляться, поскольку они теряют свою энергию. Таким образом, удельная теплота определяет, как много необходимо энергии для превращения тела в жидкое состояние и сколько ее выделиться при отвердевании.
Формула отвердевания – это Q = λ*m . При кристаллизации к знаку Q добавляется знак минуса, поскольку тело в таком случае энергию выделяет или теряет.
Изучаем физику — графики плавления и отвердевания веществ
Процессы плавления и отвердевания кристаллов
Вывод
Все эти показатели тепловых процессов необходимо знать для глубинного постижения физики и понимания примитивных природных процессов. Нужно как можно раньше объяснять их ученикам, используя в качестве примеров подручные средства.
Loading...